薬液供給装置および薬液供給方法
【課題】薬液に含まれる気泡や塵等の異物を除去しつつ、一定量の薬液を吐出ノズルから高精度で吐出し得るようにする。
【解決手段】薬液供給装置は弾性変形自在のベローズ１４により膨張収縮するポンプ室１５が設けられたポンプ１２を有し、薬液容器１０内の薬液はポンプ室１５に吸入流路２１を介して案内される。ポンプ室１５内の薬液は吐出流路２２を介して吐出ノズル１１に吐出される。ポンプ１２にはポンプ室１５から供給された薬液をポンプ室１５に戻すとともに膨張収縮部を有する循環流路２３がループ状に接続されている。循環流路２３にはポンプ室に戻される薬液を濾過するフィルタ３０が設けられている。
【解決手段】薬液供給装置は弾性変形自在のベローズ１４により膨張収縮するポンプ室１５が設けられたポンプ１２を有し、薬液容器１０内の薬液はポンプ室１５に吸入流路２１を介して案内される。ポンプ室１５内の薬液は吐出流路２２を介して吐出ノズル１１に吐出される。ポンプ１２にはポンプ室１５から供給された薬液をポンプ室１５に戻すとともに膨張収縮部を有する循環流路２３がループ状に接続されている。循環流路２３にはポンプ室に戻される薬液を濾過するフィルタ３０が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトレジスト液等の薬液を半導体ウエハ等の被塗布物に塗布するための薬液供給技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハの製造プロセスにおいては、フォトレジスト液、純水、有機溶剤等の薬液が使用されており、これらの薬液は薬液供給装置により半導体ウエハに塗布されている。例えば、半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布する場合には、薬液容器内の薬液をポンプにより吸引して吐出ノズルから薬液を吐出するようにしている。薬液を吐出するポンプの形態としては、特許文献１に記載されるように、径方向に膨張収縮する樹脂製のチューブをポンプ部材としてその内側にポンプ室を区画形成するようにしたタイプと、特許文献２に記載されるように、軸方向に膨張収縮する樹脂製のベローズをポンプ部材としてベローズを収容するケースとベローズとの間にポンプ室を区画形成するようにしたタイプがある。さらに、ポンプの形態としては、ダイヤフラムをポンプ部材としたタイプなどもある。
【０００３】
このような薬液供給装置においては、薬液中に含まれるパーティクルや気泡を取り除くために、薬液をフィルタにより濾過するようにしている。
【０００４】
フィルタの設置形態としては、ポンプの一次側に設置する形態と、特許文献２に記載されるようにポンプの二次側に設置する形態とがある。ポンプの二次側にフィルタを設置する形態においては、フィルタがポンプと吐出ノズルとの間に設置され、ポンプの吐出動作により薬液をフィルタに供給することによって薬液を濾過する。一方、ポンプの一次側にフィルタを設置する形態においては、フィルタは薬液容器とポンプとの間に設置され、ポンプの吸入動作により薬液をフィルタに吸引供給して濾過する。
【０００５】
フィルタをポンプの二次側に設置するタイプにおいては、薬液を確実に濾過することが可能であるが、吐出動作と濾過動作とを同時に行っているので、フィルタの通過抵抗により吐出量が変化してしまう。そのため、フィルタに目詰まりが発生したり、フィルタ内に気泡が溜まったりすると、フィルタの通過抵抗が増加して、ポンプの吐出圧力が高くなるのと同時に吐出量が減少するので、長期間にわたって同じ精度で薬液を吐出ノズルから吐出し続けることができなくなる。このように、フィルタにおける二次的要因により薬液の流量や吐出量が変化すると、この形態ではポンプ本来の吐出性能を発揮することができない。
【０００６】
一方、フィルタをポンプの一次側に設置するタイプにおいては、ポンプの二次側にフィルタが配置されないので、フィルタの目詰まりによる吐出精度への影響は少ないが、吸入動作により薬液がフィルタを通過する際に、薬液が負圧状態となるため薬液中に溶存していた気体が気泡となって薬液に混入することになる。この結果、半導体ウエハに回路パターンの欠陥が発生して製品不良が増加することになる。これを改善するため、薬液供給装置に気泡を取り除くためのシステムを付加しなければならず、装置の複雑化、高コスト化が避けられない。
【０００７】
このような問題点を解決するために、特許文献３，４に記載されるように、２台のポンプの間にフィルタを配置し、第１のポンプで薬液を薬液容器からフィルタへ供給するとともに薬液を第２のポンプ内に吸入するようにした薬液供給装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−６１５５８号公報
【特許文献２】特開２００２−１１３４０６号公報
【特許文献３】特許第３２８６６８７号公報
【特許文献４】特開２００７−１１７７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、１つの薬液供給ラインに２台のポンプを設けるようにすると、装置が高価かつ大型となってしまうだけでなく、装置全体の配管類、制御プログラムなどについても複雑になってしまうという問題点がある。また、特許文献４に記載されるように、フィルタと第２のポンプとの間にバッファタンクを用いるようにすると、バッファタンク内に収容される薬液の表面が空気と触れてしまうので、空気と触れる薬液がゲル化し、薬液中にパーティクルが混入することになる。
【００１０】
本発明の目的は、薬液に含まれる気泡や塵等の異物を除去しつつ、一定量の薬液を吐出ノズルから高精度で吐出し得るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の薬液供給装置は、ポンプ部材により膨張収縮するポンプ室が設けられたポンプに接続され、薬液容器内の薬液を前記ポンプ室に案内する吸入流路と、前記ポンプと吐出ノズルとの間に接続され、前記ポンプ室内の薬液を前記吐出ノズルに吐出する吐出流路と、前記ポンプ室から供給された薬液を一時的に貯留する膨張収縮部が設けられるとともに流入部と流出部とがそれぞれ前記ポンプに接続され、前記ポンプ室から供給された薬液を前記ポンプ室に戻す循環流路とを有し、前記循環流路を介して前記ポンプ室に戻される薬液を濾過するフィルタを前記循環流路に設け、前記薬液容器内の薬液の前記循環流路における循環動作と、前記循環流路内の濾過された薬液の前記吐出ノズルへの吐出動作とを前記ポンプにより行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明の薬液供給装置は、前記膨張収縮部は弾性変形自在のタンク部材により膨張収縮室を形成するタンクであることを特徴とする。本発明の薬液供給装置は、前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室内の薬液を前記吐出ノズルに吐出するときに前記吐出流路を開く吐出弁手段と、前記ポンプ室を膨張させて前記薬液容器内の薬液を前記ポンプ室内に案内するときに前記吸入流路を開く吸入弁手段と、前記ポンプ室内の薬液を前記循環流路に供給するときに前記循環流路の前記流入部を開く循環弁手段と、前記フィルタにより濾過された薬液を前記ポンプ室に戻すときに前記循環流路の前記流出部を開く戻し弁手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の薬液供給方法は、ポンプ内に装着されたポンプ部材により区画されて膨張収縮するポンプ室と薬液容器を接続する吸入流路と、前記ポンプ室から供給された薬液を一時的に貯留する膨張収縮部が設けられるとともに前記ポンプ室から供給された薬液を前記ポンプ室に戻す循環流路と、前記ポンプ室と吐出ノズルを接続する吐出流路とを有し、前記薬液容器内の薬液を前記吐出ノズルに吐出する薬液供給方法であって、前記吸入流路を開放した状態のもとで前記ポンプ室を膨張させて前記薬液容器内の薬液を前記ポンプ室に案内する吸入工程と、前記循環流路の流入部を開放した状態のもとで前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室から供給された薬液をフィルタにより濾過する濾過工程と、前記循環流路の流出部を開放した状態のもとで前記ポンプ室を膨張させて前記循環流路から戻される濾過された薬液を前記ポンプ室に吸入する戻し工程と、前記吐出流路を開放した状態のもとで前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室内の濾過された薬液を前記吐出ノズルに吐出する吐出工程とを有し、前記薬液容器内の薬液の前記循環流路における循環動作と、前記循環流路内の濾過された薬液の前記吐出ノズルへの吐出動作とを前記ポンプにより行うことを特徴とする。本発明の薬液供給方法は、前記膨張収縮部は弾性変形自在のタンク部材により膨張収縮室を形成するタンクであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ポンプ室から供給された薬液をポンプ室に戻す循環流路に薬液を濾過するフィルタが設けられ、濾過された薬液をポンプ室から吐出ノズルに吐出する吐出流路が循環流路とは分離された別系統となっているので、吐出ノズルから薬液を吐出する際には、ポンプにはフィルタによる通過抵抗が加わることがない。これにより、ポンプから吐出ノズルに薬液を吐出する際には薬液の吐出量や流量を高精度に設定することができる。
【００１５】
循環流路に設けられたフィルタに薬液を通して薬液を濾過する際には、薬液をポンプ室により加圧させてフィルタに薬液を供給するようにしたので、濾過時に薬液が負圧状態とならず、薬液からの気泡の発生が防止される。これにより、薬液供給装置に気泡を取り除くためのシステムを付加することが不要となる。また、吐出流速とは相違した濾過に適切な流速で濾過することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態である薬液供給装置を示す薬液回路図である。
【図２】吸入工程となった状態を示す薬液回路図である。
【図３】濾過工程となった状態を示す薬液回路図である。
【図４】戻し工程に作動した状態を示す薬液回路図である。
【図５】吐出工程に作動した状態を示す薬液回路図である。
【図６】ポンプの他の具体例を示す断面図である。
【図７】ポンプのさらに他の具体例を示す断面図である。
【図８】ポンプのさらに他の具体例を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す薬液回路図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態である薬液供給装置を示す薬液回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、この薬液供給装置は、薬液容器１０に収容された薬液を吐出ノズル１１から吐出させて図示しない被塗布物に塗布するために使用される。例えば、被塗布物を半導体ウエハとし、これに薬液としてのフォトレジスト液を塗布するために使用される。
【００１８】
薬液を被塗布物に供給するためのポンプ１２は、ポンプケース１３とこの中に組み込まれる弾性変形自在のベローズ１４とを有し、このベローズ１４とポンプケース１３とによりポンプ室１５が区画されている。ポンプケース１３には駆動軸１６を軸方向に往復動する駆動機構１７が取り付けられており、この駆動機構１７は電動モータとモータ主軸の回転運動を軸方向運動に変換する変換部を有している。駆動機構１７を駆動することにより、ベローズ１４を軸方向に弾性変形させると、ポンプ室１５は膨張収縮することになる。ポンプ部材としてのベローズ１４を駆動するための駆動手段としては、電動モータを有する駆動機構に代えて空気圧シリンダや油圧シリンダ等の流体圧シリンダを使用するようにしても良い。
【００１９】
ポンプ１２の一次側ポート２０ａには吸入流路２１が接続されており、この吸入流路２１はポンプ室１５に連通している。吸入流路２１の端部は、薬液を収容する薬液容器１０内に配置されるようになっており、吸入流路２１により薬液容器１０内の薬液はポンプ室１５に案内される。ポンプ１２の二次側ポート２０ｂには吐出流路２２がポンプ室１５に連通して接続され、この吐出流路２２の先端部には吐出ノズル１１が設けられており、吐出流路２２によりポンプ室１５内の薬液は吐出ノズル１１に吐出される。一次側ポート２０ａはポンプケース１３の下側部分に設けられ、二次側ポート２０ｂはポンプケース１３の上側部分に設けられている。
【００２０】
ポンプ１２にはポンプ室１５から供給された薬液を再度ポンプ室１５に戻す循環流路２３がループ状に設けられており、循環流路２３の流入部２４はポンプ１２の二次側ポート２０ｂに接続されてポンプ室１５に連通し、循環流路２３の流出部２５はポンプ１２の一次側ポート２０ａに接続されてポンプ室１５に連通している。図１に示されるように、吸入流路２１と流出部２５はこれらが合流した共通の流路を介して一次側ポート２０ａに連通しており、吐出流路２２と流入部２４はこれらが合流した共通の流路を介して二次側ポート２０ｂに連通している。ただし、それぞれの流路を別々にポンプ室に連通させるようにしても良い。
【００２１】
循環流路２３には、膨張収縮部２６が設けられており、この膨張収縮部２６は剛性材料からなる管部材２６ａを有し、この管部材２６ａの内部には径方向に弾性変形自在の可撓性チューブ２７が弾性変形部材として組み込まれている。可撓性チューブ２７の内部は薬液を案内する連通孔２８を有しており、ポンプ１２から薬液が循環流路２３に供給されると、供給された薬液により可撓性チューブ２７は膨張し、薬液が膨張した連通孔２８内に一時的に貯留されることになる。一方、循環流路２３からポンプ室１５内に薬液が戻されるときには、可撓性チューブ２７は収縮する。管部材２６ａには可撓性チューブ２７が径方向に弾性変形する際に、管部材２６ａと可撓性チューブ２７との間の空間を外部に連通させる息付き孔２９が形成されている。このように、循環流路２３に供給される薬液の量に応じて弾性変形部材としての可撓性チューブ２７は径方向に膨張収縮するタンク部材を構成し、連通孔２８は膨張収縮室を構成している。
【００２２】
循環流路２３には、膨張収縮部２６よりも上流側に位置させて循環流路２３内を流れる薬液を濾過するフィルタ３０が設けられている。これにより、ポンプ室１５から循環流路２３に供給された薬液はフィルタ３０により濾過された後に可撓性チューブ２７に向けて供給され、濾過されて清浄化された薬液がポンプ室１５に戻される。
【００２３】
吸入流路２１には、ベローズ１４を軸方向に収縮させることによりポンプ室１５を膨張させて薬液容器１０内の薬液をポンプ室１５内に案内するときに吸入流路２１を開く流路開閉弁３１が吸入弁手段として設けられている。吐出流路２２には、ポンプ室１５を収縮させてポンプ室１５内の薬液を吐出ノズル１１に吐出するときに吐出流路２２を開く流路開閉弁３２が吐出弁手段として設けられている。循環流路２３の流入部２４には、ポンプ室１５内の薬液を循環流路２３に供給するときに流入部２４を開く流路開閉弁３３が循環弁手段として設けられている。循環流路２３の流出部２５には、フィルタ３０により濾過された薬液をポンプ室１５に戻すときに流出部２５を開放する流路開閉弁３４が戻し弁手段として設けられている。
【００２４】
流路開閉弁３１により吸入流路２１を開いて薬液容器１０内の薬液をポンプ室１５内に案内するときには他の流路は流路開閉弁３２，３３，３４により閉じられる。流路開閉弁３２により吐出流路２２を開いてポンプ室１５内の薬液を吐出ノズル１１に吐出するときには他の流路は流路開閉弁３１，３３，３４により閉じられる。流路開閉弁３３により流入部２４を開いてポンプ室１５内の薬液を循環流路２３に供給するときには他の流路は流路開閉弁３１，３２，３４により閉じられる。さらに、流路開閉弁３４により流出部２５を開いて濾過された薬液をポンプ室１５に戻すときには他の流路は流路開閉弁３１，３２，３３により閉じられる。
【００２５】
それぞれの流路開閉弁３１〜３４は、それぞれの流路を開放する位置と、遮断する位置とにソレノイドにより作動する二位置切換弁であり、ソレノイドに駆動信号を送ることにより流路開閉動作が行われる。ただし、それぞれの流路開閉弁としては、電磁弁を用いることなく、流体圧によりスプール弁を駆動するようにした流体操作式としても良い。
【００２６】
フィルタ３０にはフィルタ３０により捕捉された気体を外部に排出するために排気流路３５が接続されており、この排気流路３５には流路を開閉する流路開閉弁３６が設けられている。また、循環流路２３の下流側部には循環流路２３内の気体を外部に排出するために排気流路３７が接続されており、この排気流路３７には流路を開閉する流路開閉弁３８が設けられている。フィルタ３０と膨張収縮部２６の間の循環流路２３には、流路を開閉する流路開閉弁３９が設けられている。
【００２７】
上述したベローズ１４および可撓性チューブ２７のように薬液が接触する部分は、薬液としてのフォトレジスト液と反応しないようにフッ素樹脂により形成されている。ただし、薬液の種類によってはフッ素樹脂に代えてゴムや他の樹脂あるいは金属を用いるようにしても良い。
【００２８】
次に、上述した薬液供給装置によって被塗布物に対して薬液を塗布する工程について、図２〜図５を参照しつつ説明する。
【００２９】
薬液を塗布する際には、予め、循環流路２３内に薬液容器１０内の薬液を供給してフィルタ３０により薬液を濾過することにより、循環流路２３を循環させてフィルタ３０により濾過された後の薬液が被塗布物に塗布される。薬液を濾過するために、図１において実線で示すように、ベローズ１４を膨張させてポンプ室１５が収縮された状態のもとで、図２に示されるように、吸入工程を実行する。この吸入工程においては、流路開閉弁３１を作動することにより吸入流路２１を開放させた状態のもとで、ポンプ１２の駆動機構１７を駆動してベローズ１４を収縮させることによりポンプ室１５を膨張させる。これにより、薬液容器１０内の薬液はポンプ室１５に向けて案内される。
【００３０】
次いで、図３に示されるように濾過工程が実行される。濾過工程においては、流路開閉弁３３により循環流路２３の流入部２４を開放するとともに、流路開閉弁３９によりフィルタ３０と膨張収縮部２６の連通孔２８とを連通させた状態のもとで、ポンプ１２の駆動機構１７の電動モータを逆転させてベローズ１４を膨張させることによりポンプ室１５を収縮させる。これにより、ポンプ室１５内の薬液は循環流路２３によりフィルタ３０に送られて濾過されるとともに、濾過された薬液は膨張収縮部２６に設けられた可撓性チューブ２７内に向けて流れることにより、循環流路２３内に供給された薬液により可撓性チューブ２７が膨張する。膨張した連通孔２８内に入り込んだ薬液は、タンクとしての可撓性チューブ２７の膨張により一時的に貯留されるので、薬液が外部空気と接触をすることを防止できる。この濾過工程においては、ポンプ室１５をベローズ１４により収縮させて薬液を加圧してフィルタ３０に薬液が供給されるので、薬液が負圧状態となることがなく、薬液の濾過時に薬液内に溶存した気体が気泡となって薬液内に生成混入されることが防止される。図示されるように、二次側ポート２０ｂは一次側ポート２０ａよりも上側に設けられているので、薬液容器１０内に混入されていた気泡がポンプ室１５内に流入しても、ポンプ室１５内に気泡が止まらずにフィルタ３０に向けて案内される。
【００３１】
フィルタ３０を通過して濾過された薬液は、図４に示す戻し工程によりポンプ室１５に戻される。この戻し工程においては、循環流路２３の流出部２５を流路開閉弁３４により開放するとともに、流路開閉弁３９によりフィルタ３０と膨張収縮部２６の連通孔２８との連通を遮断させた状態のもとで、ポンプ室１５を膨張させることによって循環流路２３内の薬液がポンプ室１５内に戻される。このときには、ポンプ室１５の膨張に伴って膨張収縮部２６内の膨張した可撓性チューブ２７は径方向に収縮することになる。このようにして、薬液容器１０内の薬液は、吐出ノズル１１から塗布される前に、予め循環流路２３内を流すことによってフィルタ３０により濾過され、薬液内に含まれる気泡や塵等の異物が除去されて清浄化される。
【００３２】
清浄度を高めるには、図３に示す濾過工程と、図４に示す戻し工程とを複数回繰り返して循環回数を増やす処理を行う。
【００３３】
戻し工程が終了した時点では、ポンプ室１５は膨張して拡大されたポンプ室１５内に濾過済みの薬液が入り込んでいる。この状態のもとで、流路開閉弁３４により流出部２５を閉じると、薬液供給装置は、図１に示すように待機状態となり、このときにはベローズ１４は二点鎖線で示すように収縮した状態となっている。
【００３４】
被塗布物に薬液を塗布するには、図５に示す吐出工程が実行される。この吐出工程においては、流路開閉弁３２により吐出流路２２を開放した状態のもとで、ポンプ室１５を収縮させてポンプ室１５内の濾過された薬液を吐出ノズル１１に向けて吐出する。ポンプ室１５の容量を、吐出ノズル１１から被塗布物に一度に吐出される薬液の量に比して大きく設定した場合には、複数回の吐出工程を連続的に行うことができる。
【００３５】
被塗布物に薬液を塗布した後に、吐出ノズル１１からその先端部内に残留した薬液が被塗布物に液滴となって滴下されるのを防止するために、サックバック工程を実行することもできる。その際には、図５に示されるように、吐出流路２２を開いた状態のもとでポンプ室１５を僅かに膨張させる。これにより、吐出ノズル１１の先端部内に残留した薬液は僅かに戻されて液だれが防止され、被塗布物に薬液が滴下されることが防止される。このサックバック動作においては、吐出流路２２にはフィルタが設けられておらず、吐出流路２２内の薬液には通過抵抗が加わらないので、薬液のサックバック量をポンプ室１５の膨張量によって高精度に設定することができる。
【００３６】
ポンプ室１５が収縮限となって被塗布物に塗布する薬液がポンプ室１５内から消費されたときには、図２に示す吸入工程、図３に示す濾過工程、および図４に示す戻し工程が繰り返される。
【００３７】
図１〜図５に示すように、本発明の薬液供給装置においては、循環流路２３内に薬液を流してフィルタ３０により清浄化させる薬液の濾過動作と、吐出ノズル１１から薬液を吐出させる吐出動作とが、それぞれ別系統の流路を介して行われる。そして、それぞれ別系統の流路には１台のポンプ１２により薬液が供給される。このように、薬液の濾過動作と吐出動作とを別系統の流路により行うようにすると、ベローズ１４を駆動機構１７により駆動して薬液を吐出ノズル１１から吐出する際にはフィルタ３０の通過抵抗を受けることがないので、吐出ノズル１１からの吐出量や流量を高精度に保持することができる。また、循環流路２３にフィルタ３０を設け、ポンプ１２により薬液をフィルタ３０に加圧して供給するようにしたので、フィルタ３０により薬液を濾過する際に薬液が負圧状態となることがない。これにより、薬液中に溶存している気体が気泡となることを防止できる。しかも、１台のポンプ１２により２系統の流路に薬液を供給することができるので、薬液供給装置の複雑化を回避することができる。さらに、濾過系統と吐出系統とを別々の系統としたので、吐出動作時の薬液の流速と、濾過動作時の薬液の流速とを相互に相違させることができる。
【００３８】
図２〜図５に示す各工程は、循環流路２３を含めて全ての流路内に薬液が充填された状態のもとで行われる。したがって、薬液供給装置を立ち上げて稼働させる際には、予め、全ての流路内に薬液を充填させて流路内の空気を外部に排出することになる。その際には、排気流路３５，３７を用いてフィルタ３０内と循環流路２３内の空気を外部に排出することになる。例えば、フィルタ３０内に薬液を供給する際には、流路開閉弁３１，３３，３６を開放し他の流路開閉弁を閉じた状態のもとで、ポンプ１２によりフィルタ３０内に薬液を供給する。これにより、吸入流路２１からフィルタ３０内に薬液が充填されるとともにフィルタ３０内の空気が排気流路３５から外部に排出される。循環流路２３内の空気は、ポンプ１２から薬液を循環流路２３に供給することによって排気流路３７から外部に排出される。このように、全ての流路内から気泡を除去した状態で薬液供給装置により被塗布物に対する薬液塗布が行われる。
【００３９】
図６はポンプの他の具体例を示す断面図である。図１に示されるポンプ１２が蛇腹部を有するベローズ１４をポンプ部材としたタイプであるのに対し、図６はダイヤフラム１４ａをポンプ部材としたタイプのポンプ１２を示す。ダイヤフラム１４ａはポンプケース１３とカバー４１とにより挟み付けられた状態となっており、ダイヤフラム１４ａとポンプケース１３とによりポンプ室１５が形成されている。カバー４１とダイヤフラム１４ａとにより加圧室４２が形成されており、外部から加圧室４２に加圧流体を供給排出することによってダイヤフラム１４ａを弾性変形させると、ポンプ室１５が膨張収縮することになる。ただし、ダイヤフラム１４ａを図１に示す場合と同様に電動モータや流体圧シリンダにより弾性変形させるようにしても良い。
【００４０】
このポンプ室１５に連通してポンプケース１３に形成された一次側ポート２０ａには吸入流路２１と流出部２５が接続され、ポンプケース１３に形成された二次側ポート２０ｂには吐出流路２２と流入部２４が接続されている。二次側ポート２０ｂを一次側ポート２０ａよりも上側に配置することによって、ポンプ室１５内に入り込んだ気泡をポンプ外へ排出することができる。
【００４１】
図７はポンプのさらに他の具体例を示す断面図であり、特許文献１に記載されたチューブをポンプ部材とした形態のポンプ１２を示す。ポンプ部材としてのチューブ１４ｂは上下方向を向いて配置され、その下端部には一次側ポート２０ａが形成された一次側アダプタ５１が設けられており、この一次側アダプタ５１には吸入流路２１と流出部２５とが接続される。チューブ１４ｂの上端部には二次側ポート２０ｂが形成された二次側アダプタ５２が設けられており、この二次側アダプタ５２には吐出流路２２と流入部２４とが接続される。チューブ１４ｂの外側にはベローズ５３が装着されており、このベローズ５３はアダプタ５１にチューブ１４ｂの一端部を介して固定される固定ディスク部５４と、アダプタ５２にチューブ１４ｂの他端部を介して固定される固定ディスク部５５とを有している。それぞれの固定ディスク部５４，５５は支持台５６に固定されている。
【００４２】
固定ディスク部５４には大型ベローズ部５７が一体に設けられ、固定ディスク部５５には大型ベローズ部５７よりも軸方向の単位変位量当たりの容積変化が小さい小型ベローズ部５８が一体に設けられている。大型ベローズ部５７と小型ベローズ部５８との間にはこれらと一体に作動ディスク部５９が設けられている。チューブ１４ｂとベローズ５３との間には非圧縮性媒体が封入される駆動室６０が形成されている。支持台５６にはベローズ５３に沿ってボールねじ軸６１が回転自在に装着され、ボールねじ軸６１にねじ結合されたボールナット６２は、支持台５６に設けられたガイドレール６３に軸方向に往復動自在に装着されている。ボールねじ軸６１はプーリ６４を介して電動モータ６５により回転駆動されるようになっており、ボールねじ軸６１を回転させることにより、作動ディスク部５９を軸方向に変位させると、駆動室６０の容積が変化してチューブ１４ｂが駆動室６０内の非圧縮性媒体を介して径方向に膨張収縮することになる。
【００４３】
図８はポンプのさらに他の具体例を示す断面図である。このポンプはポンプケース１３が底付き円筒形状のシリンダにより形成されており、ポンプケース１３内にはピストン１４ｃにより形成されるポンプ部材が軸方向に往復動自在に装着され、このピストン１４ｃによりポンプケース１３内にポンプ室１５が形成されている。ピストン１４ｃは駆動ロッド４４の先端に取り付けられており、駆動ロッド４４は空気圧シリンダや電動モータ等の駆動手段により駆動されてピストン１４ｃは往復動される。
【００４４】
上述のように、ポンプ室１５を膨張収縮させるポンプ部材としては、図１に示すようにベローズ１４を用いる形態と、図６に示すようにダイヤフラム１４ａを用いる形態と、図７に示すようにチューブ１４ｂを用いる形態と、図８に示すようにピストン１４ｃを用いる形態とがあり、ポンプ室１５を駆動手段により膨張収縮させるようにしたタイプのポンプであれば、どのような形態のポンプも使用することができる。
【００４５】
一方、循環流路２３にはフィルタ３０により濾過された薬液を一時的に貯留するためにタンク部材として弾性変形自在のチューブつまり可撓性チューブ２７により循環流路２３の一部を構成するようにしているが、循環流路２３全体を径方向に弾性変形する部材により構成するようにしても良い。また、ダイヤフラムやベローズを弾性変形自在であって膨張収縮室を形成するタンク部材とし、このタンク部材を有するタンクを循環流路２３に分岐させて接続するようにしても良い。
【００４６】
図９は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置の薬液回路図である。図９に示される薬液供給装置においては、吸入流路２１と循環流路２３の流出部２５はそれぞれ三位置切換弁からなる流路切換弁７１を介してポンプ１２の一次側ポート２０ａに接続されている。この流路切換弁７１は、吸入流路２１と流出部２５のいずれも一次側ポート２０ａに対する連通を遮断する位置と、一次側ポート２０ａを吸入流路２１に連通させる位置と、一次側ポート２０ａを流出部２５に連通させる位置との三位置に切り換えられる。
【００４７】
同様に、吐出流路２２と循環流路２３の流入部２４はそれぞれ三位置切換弁からなる流路切換弁７２を介してポンプ１２の二次側ポート２０ｂに接続されている。この流路切換弁７２は、吐出流路２２と流入部２４のいずれも二次側ポート２０ｂに対する連通を遮断する位置と、二次側ポート２０ｂを吐出流路２２に連通させる位置と、二次側ポート２０ｂを流入部２４に連通させる位置との三位置に切り換えられる。
【００４８】
図９に示される薬液供給装置においては、流路切換弁７１が、ポンプ室１５を膨張させて薬液容器１０内の薬液をポンプ室１５内に案内するときに吸入流路２１を開く吸入弁手段と、フィルタ３０により濾過された薬液をポンプ室１５戻すときに循環流路２３の流出部２５を開く戻し弁手段とを構成している。一方、流路切換弁７２は、ポンプ室１５を収縮させてポンプ室１５内の薬液を吐出ノズル１１に吐出させるときに吐出流路２２を開く吐出弁手段と、ポンプ室１５内の薬液を循環流路２３に供給するときに循環流路２３の流入部２４を開く循環弁手段とを構成している。
【００４９】
図１０は本発明のさらに他の実施の形態である薬液供給装置の薬液回路図である。図１０に示される薬液供給装置においては、一次側ポート２０ａにはポンプ室１５に向かう方向の薬液の流れを許容し逆方向の流れを阻止する逆止弁７３が接続され、二次側ポート２０ｂにはポンプ室１５から吐出する方向の薬液の流れを許容し逆方向の流れを阻止する逆止弁７４が接続されている。吸入流路２１と循環流路２３の流出部２５はそれぞれ二位置切換弁からなる流路切換弁７５を介して逆止弁７３に接続されている。この流路切換弁７５は、吸入流路２１と逆止弁７３とを連通させる位置と、流出部２５を逆止弁７３に連通させる位置との二位置に切り換えられる。一方、流路切換弁７６は、吐出流路２２と逆止弁７４とを連通させる位置と、流入部２４と逆止弁７４とを連通させる位置との二位置に切り換えられる。
【００５０】
図１０に示される薬液供給装置においては、逆止弁７３と流路切換弁７５が吸入弁手段と戻し弁手段とを構成している。一方、逆止弁７４と流路切換弁７６が吐出弁手段と循環弁手段とを構成している。図９および図１０に示される薬液供給装置においても、ポンプ１２の形態としては、ベローズ１４をポンプ部材とする形態のみならず、ダイヤフラム１４ａをポンプ部材とする形態と、チューブ１４ｂをポンプ部材とする形態と、ピストン１４ｃをポンプ部材とする形態のいずれでも良い。また、図９および図１０に示された流路切換弁７１，７２，７５，７６は、ソレノイドにより作動する電磁弁により形成されているが、流路開閉弁３１〜３４と同様に、電磁弁に代えて流体圧によりスプール弁体を駆動するようにした流体操作式としても良い。
【００５１】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図示する薬液供給装置は半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布するために使用されているが、液晶基板製造プロセスや磁気ディスク製造プロセスにおいて、有機溶剤や純水を被塗布物に塗布するために使用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 薬液容器
１１ 吐出ノズル
１２ ポンプ
１４ ベローズ
１４ａ ダイヤフラム
１４ｂ チューブ
１４ｃ ピストン
１５ ポンプ室
２１ 吸入流路
２２ 吐出流路
２３ 循環流路
２４ 流入部
２５ 流出部
２６ 膨張収縮部
３１ 流路開閉弁（吸入弁手段）
３２ 流路開閉弁（吐出弁手段）
３３ 流路開閉弁（循環弁手段）
３４ 流路開閉弁（戻し弁手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトレジスト液等の薬液を半導体ウエハ等の被塗布物に塗布するための薬液供給技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハの製造プロセスにおいては、フォトレジスト液、純水、有機溶剤等の薬液が使用されており、これらの薬液は薬液供給装置により半導体ウエハに塗布されている。例えば、半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布する場合には、薬液容器内の薬液をポンプにより吸引して吐出ノズルから薬液を吐出するようにしている。薬液を吐出するポンプの形態としては、特許文献１に記載されるように、径方向に膨張収縮する樹脂製のチューブをポンプ部材としてその内側にポンプ室を区画形成するようにしたタイプと、特許文献２に記載されるように、軸方向に膨張収縮する樹脂製のベローズをポンプ部材としてベローズを収容するケースとベローズとの間にポンプ室を区画形成するようにしたタイプがある。さらに、ポンプの形態としては、ダイヤフラムをポンプ部材としたタイプなどもある。
【０００３】
このような薬液供給装置においては、薬液中に含まれるパーティクルや気泡を取り除くために、薬液をフィルタにより濾過するようにしている。
【０００４】
フィルタの設置形態としては、ポンプの一次側に設置する形態と、特許文献２に記載されるようにポンプの二次側に設置する形態とがある。ポンプの二次側にフィルタを設置する形態においては、フィルタがポンプと吐出ノズルとの間に設置され、ポンプの吐出動作により薬液をフィルタに供給することによって薬液を濾過する。一方、ポンプの一次側にフィルタを設置する形態においては、フィルタは薬液容器とポンプとの間に設置され、ポンプの吸入動作により薬液をフィルタに吸引供給して濾過する。
【０００５】
フィルタをポンプの二次側に設置するタイプにおいては、薬液を確実に濾過することが可能であるが、吐出動作と濾過動作とを同時に行っているので、フィルタの通過抵抗により吐出量が変化してしまう。そのため、フィルタに目詰まりが発生したり、フィルタ内に気泡が溜まったりすると、フィルタの通過抵抗が増加して、ポンプの吐出圧力が高くなるのと同時に吐出量が減少するので、長期間にわたって同じ精度で薬液を吐出ノズルから吐出し続けることができなくなる。このように、フィルタにおける二次的要因により薬液の流量や吐出量が変化すると、この形態ではポンプ本来の吐出性能を発揮することができない。
【０００６】
一方、フィルタをポンプの一次側に設置するタイプにおいては、ポンプの二次側にフィルタが配置されないので、フィルタの目詰まりによる吐出精度への影響は少ないが、吸入動作により薬液がフィルタを通過する際に、薬液が負圧状態となるため薬液中に溶存していた気体が気泡となって薬液に混入することになる。この結果、半導体ウエハに回路パターンの欠陥が発生して製品不良が増加することになる。これを改善するため、薬液供給装置に気泡を取り除くためのシステムを付加しなければならず、装置の複雑化、高コスト化が避けられない。
【０００７】
このような問題点を解決するために、特許文献３，４に記載されるように、２台のポンプの間にフィルタを配置し、第１のポンプで薬液を薬液容器からフィルタへ供給するとともに薬液を第２のポンプ内に吸入するようにした薬液供給装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−６１５５８号公報
【特許文献２】特開２００２−１１３４０６号公報
【特許文献３】特許第３２８６６８７号公報
【特許文献４】特開２００７−１１７７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、１つの薬液供給ラインに２台のポンプを設けるようにすると、装置が高価かつ大型となってしまうだけでなく、装置全体の配管類、制御プログラムなどについても複雑になってしまうという問題点がある。また、特許文献４に記載されるように、フィルタと第２のポンプとの間にバッファタンクを用いるようにすると、バッファタンク内に収容される薬液の表面が空気と触れてしまうので、空気と触れる薬液がゲル化し、薬液中にパーティクルが混入することになる。
【００１０】
本発明の目的は、薬液に含まれる気泡や塵等の異物を除去しつつ、一定量の薬液を吐出ノズルから高精度で吐出し得るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の薬液供給装置は、ポンプ部材により膨張収縮するポンプ室が設けられたポンプに接続され、薬液容器内の薬液を前記ポンプ室に案内する吸入流路と、前記ポンプと吐出ノズルとの間に接続され、前記ポンプ室内の薬液を前記吐出ノズルに吐出する吐出流路と、前記ポンプ室から供給された薬液を一時的に貯留する膨張収縮部が設けられるとともに流入部と流出部とがそれぞれ前記ポンプに接続され、前記ポンプ室から供給された薬液を前記ポンプ室に戻す循環流路とを有し、前記循環流路を介して前記ポンプ室に戻される薬液を濾過するフィルタを前記循環流路に設け、前記薬液容器内の薬液の前記循環流路における循環動作と、前記循環流路内の濾過された薬液の前記吐出ノズルへの吐出動作とを前記ポンプにより行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明の薬液供給装置は、前記膨張収縮部は弾性変形自在のタンク部材により膨張収縮室を形成するタンクであることを特徴とする。本発明の薬液供給装置は、前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室内の薬液を前記吐出ノズルに吐出するときに前記吐出流路を開く吐出弁手段と、前記ポンプ室を膨張させて前記薬液容器内の薬液を前記ポンプ室内に案内するときに前記吸入流路を開く吸入弁手段と、前記ポンプ室内の薬液を前記循環流路に供給するときに前記循環流路の前記流入部を開く循環弁手段と、前記フィルタにより濾過された薬液を前記ポンプ室に戻すときに前記循環流路の前記流出部を開く戻し弁手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の薬液供給方法は、ポンプ内に装着されたポンプ部材により区画されて膨張収縮するポンプ室と薬液容器を接続する吸入流路と、前記ポンプ室から供給された薬液を一時的に貯留する膨張収縮部が設けられるとともに前記ポンプ室から供給された薬液を前記ポンプ室に戻す循環流路と、前記ポンプ室と吐出ノズルを接続する吐出流路とを有し、前記薬液容器内の薬液を前記吐出ノズルに吐出する薬液供給方法であって、前記吸入流路を開放した状態のもとで前記ポンプ室を膨張させて前記薬液容器内の薬液を前記ポンプ室に案内する吸入工程と、前記循環流路の流入部を開放した状態のもとで前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室から供給された薬液をフィルタにより濾過する濾過工程と、前記循環流路の流出部を開放した状態のもとで前記ポンプ室を膨張させて前記循環流路から戻される濾過された薬液を前記ポンプ室に吸入する戻し工程と、前記吐出流路を開放した状態のもとで前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室内の濾過された薬液を前記吐出ノズルに吐出する吐出工程とを有し、前記薬液容器内の薬液の前記循環流路における循環動作と、前記循環流路内の濾過された薬液の前記吐出ノズルへの吐出動作とを前記ポンプにより行うことを特徴とする。本発明の薬液供給方法は、前記膨張収縮部は弾性変形自在のタンク部材により膨張収縮室を形成するタンクであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ポンプ室から供給された薬液をポンプ室に戻す循環流路に薬液を濾過するフィルタが設けられ、濾過された薬液をポンプ室から吐出ノズルに吐出する吐出流路が循環流路とは分離された別系統となっているので、吐出ノズルから薬液を吐出する際には、ポンプにはフィルタによる通過抵抗が加わることがない。これにより、ポンプから吐出ノズルに薬液を吐出する際には薬液の吐出量や流量を高精度に設定することができる。
【００１５】
循環流路に設けられたフィルタに薬液を通して薬液を濾過する際には、薬液をポンプ室により加圧させてフィルタに薬液を供給するようにしたので、濾過時に薬液が負圧状態とならず、薬液からの気泡の発生が防止される。これにより、薬液供給装置に気泡を取り除くためのシステムを付加することが不要となる。また、吐出流速とは相違した濾過に適切な流速で濾過することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態である薬液供給装置を示す薬液回路図である。
【図２】吸入工程となった状態を示す薬液回路図である。
【図３】濾過工程となった状態を示す薬液回路図である。
【図４】戻し工程に作動した状態を示す薬液回路図である。
【図５】吐出工程に作動した状態を示す薬液回路図である。
【図６】ポンプの他の具体例を示す断面図である。
【図７】ポンプのさらに他の具体例を示す断面図である。
【図８】ポンプのさらに他の具体例を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す薬液回路図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態である薬液供給装置を示す薬液回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、この薬液供給装置は、薬液容器１０に収容された薬液を吐出ノズル１１から吐出させて図示しない被塗布物に塗布するために使用される。例えば、被塗布物を半導体ウエハとし、これに薬液としてのフォトレジスト液を塗布するために使用される。
【００１８】
薬液を被塗布物に供給するためのポンプ１２は、ポンプケース１３とこの中に組み込まれる弾性変形自在のベローズ１４とを有し、このベローズ１４とポンプケース１３とによりポンプ室１５が区画されている。ポンプケース１３には駆動軸１６を軸方向に往復動する駆動機構１７が取り付けられており、この駆動機構１７は電動モータとモータ主軸の回転運動を軸方向運動に変換する変換部を有している。駆動機構１７を駆動することにより、ベローズ１４を軸方向に弾性変形させると、ポンプ室１５は膨張収縮することになる。ポンプ部材としてのベローズ１４を駆動するための駆動手段としては、電動モータを有する駆動機構に代えて空気圧シリンダや油圧シリンダ等の流体圧シリンダを使用するようにしても良い。
【００１９】
ポンプ１２の一次側ポート２０ａには吸入流路２１が接続されており、この吸入流路２１はポンプ室１５に連通している。吸入流路２１の端部は、薬液を収容する薬液容器１０内に配置されるようになっており、吸入流路２１により薬液容器１０内の薬液はポンプ室１５に案内される。ポンプ１２の二次側ポート２０ｂには吐出流路２２がポンプ室１５に連通して接続され、この吐出流路２２の先端部には吐出ノズル１１が設けられており、吐出流路２２によりポンプ室１５内の薬液は吐出ノズル１１に吐出される。一次側ポート２０ａはポンプケース１３の下側部分に設けられ、二次側ポート２０ｂはポンプケース１３の上側部分に設けられている。
【００２０】
ポンプ１２にはポンプ室１５から供給された薬液を再度ポンプ室１５に戻す循環流路２３がループ状に設けられており、循環流路２３の流入部２４はポンプ１２の二次側ポート２０ｂに接続されてポンプ室１５に連通し、循環流路２３の流出部２５はポンプ１２の一次側ポート２０ａに接続されてポンプ室１５に連通している。図１に示されるように、吸入流路２１と流出部２５はこれらが合流した共通の流路を介して一次側ポート２０ａに連通しており、吐出流路２２と流入部２４はこれらが合流した共通の流路を介して二次側ポート２０ｂに連通している。ただし、それぞれの流路を別々にポンプ室に連通させるようにしても良い。
【００２１】
循環流路２３には、膨張収縮部２６が設けられており、この膨張収縮部２６は剛性材料からなる管部材２６ａを有し、この管部材２６ａの内部には径方向に弾性変形自在の可撓性チューブ２７が弾性変形部材として組み込まれている。可撓性チューブ２７の内部は薬液を案内する連通孔２８を有しており、ポンプ１２から薬液が循環流路２３に供給されると、供給された薬液により可撓性チューブ２７は膨張し、薬液が膨張した連通孔２８内に一時的に貯留されることになる。一方、循環流路２３からポンプ室１５内に薬液が戻されるときには、可撓性チューブ２７は収縮する。管部材２６ａには可撓性チューブ２７が径方向に弾性変形する際に、管部材２６ａと可撓性チューブ２７との間の空間を外部に連通させる息付き孔２９が形成されている。このように、循環流路２３に供給される薬液の量に応じて弾性変形部材としての可撓性チューブ２７は径方向に膨張収縮するタンク部材を構成し、連通孔２８は膨張収縮室を構成している。
【００２２】
循環流路２３には、膨張収縮部２６よりも上流側に位置させて循環流路２３内を流れる薬液を濾過するフィルタ３０が設けられている。これにより、ポンプ室１５から循環流路２３に供給された薬液はフィルタ３０により濾過された後に可撓性チューブ２７に向けて供給され、濾過されて清浄化された薬液がポンプ室１５に戻される。
【００２３】
吸入流路２１には、ベローズ１４を軸方向に収縮させることによりポンプ室１５を膨張させて薬液容器１０内の薬液をポンプ室１５内に案内するときに吸入流路２１を開く流路開閉弁３１が吸入弁手段として設けられている。吐出流路２２には、ポンプ室１５を収縮させてポンプ室１５内の薬液を吐出ノズル１１に吐出するときに吐出流路２２を開く流路開閉弁３２が吐出弁手段として設けられている。循環流路２３の流入部２４には、ポンプ室１５内の薬液を循環流路２３に供給するときに流入部２４を開く流路開閉弁３３が循環弁手段として設けられている。循環流路２３の流出部２５には、フィルタ３０により濾過された薬液をポンプ室１５に戻すときに流出部２５を開放する流路開閉弁３４が戻し弁手段として設けられている。
【００２４】
流路開閉弁３１により吸入流路２１を開いて薬液容器１０内の薬液をポンプ室１５内に案内するときには他の流路は流路開閉弁３２，３３，３４により閉じられる。流路開閉弁３２により吐出流路２２を開いてポンプ室１５内の薬液を吐出ノズル１１に吐出するときには他の流路は流路開閉弁３１，３３，３４により閉じられる。流路開閉弁３３により流入部２４を開いてポンプ室１５内の薬液を循環流路２３に供給するときには他の流路は流路開閉弁３１，３２，３４により閉じられる。さらに、流路開閉弁３４により流出部２５を開いて濾過された薬液をポンプ室１５に戻すときには他の流路は流路開閉弁３１，３２，３３により閉じられる。
【００２５】
それぞれの流路開閉弁３１〜３４は、それぞれの流路を開放する位置と、遮断する位置とにソレノイドにより作動する二位置切換弁であり、ソレノイドに駆動信号を送ることにより流路開閉動作が行われる。ただし、それぞれの流路開閉弁としては、電磁弁を用いることなく、流体圧によりスプール弁を駆動するようにした流体操作式としても良い。
【００２６】
フィルタ３０にはフィルタ３０により捕捉された気体を外部に排出するために排気流路３５が接続されており、この排気流路３５には流路を開閉する流路開閉弁３６が設けられている。また、循環流路２３の下流側部には循環流路２３内の気体を外部に排出するために排気流路３７が接続されており、この排気流路３７には流路を開閉する流路開閉弁３８が設けられている。フィルタ３０と膨張収縮部２６の間の循環流路２３には、流路を開閉する流路開閉弁３９が設けられている。
【００２７】
上述したベローズ１４および可撓性チューブ２７のように薬液が接触する部分は、薬液としてのフォトレジスト液と反応しないようにフッ素樹脂により形成されている。ただし、薬液の種類によってはフッ素樹脂に代えてゴムや他の樹脂あるいは金属を用いるようにしても良い。
【００２８】
次に、上述した薬液供給装置によって被塗布物に対して薬液を塗布する工程について、図２〜図５を参照しつつ説明する。
【００２９】
薬液を塗布する際には、予め、循環流路２３内に薬液容器１０内の薬液を供給してフィルタ３０により薬液を濾過することにより、循環流路２３を循環させてフィルタ３０により濾過された後の薬液が被塗布物に塗布される。薬液を濾過するために、図１において実線で示すように、ベローズ１４を膨張させてポンプ室１５が収縮された状態のもとで、図２に示されるように、吸入工程を実行する。この吸入工程においては、流路開閉弁３１を作動することにより吸入流路２１を開放させた状態のもとで、ポンプ１２の駆動機構１７を駆動してベローズ１４を収縮させることによりポンプ室１５を膨張させる。これにより、薬液容器１０内の薬液はポンプ室１５に向けて案内される。
【００３０】
次いで、図３に示されるように濾過工程が実行される。濾過工程においては、流路開閉弁３３により循環流路２３の流入部２４を開放するとともに、流路開閉弁３９によりフィルタ３０と膨張収縮部２６の連通孔２８とを連通させた状態のもとで、ポンプ１２の駆動機構１７の電動モータを逆転させてベローズ１４を膨張させることによりポンプ室１５を収縮させる。これにより、ポンプ室１５内の薬液は循環流路２３によりフィルタ３０に送られて濾過されるとともに、濾過された薬液は膨張収縮部２６に設けられた可撓性チューブ２７内に向けて流れることにより、循環流路２３内に供給された薬液により可撓性チューブ２７が膨張する。膨張した連通孔２８内に入り込んだ薬液は、タンクとしての可撓性チューブ２７の膨張により一時的に貯留されるので、薬液が外部空気と接触をすることを防止できる。この濾過工程においては、ポンプ室１５をベローズ１４により収縮させて薬液を加圧してフィルタ３０に薬液が供給されるので、薬液が負圧状態となることがなく、薬液の濾過時に薬液内に溶存した気体が気泡となって薬液内に生成混入されることが防止される。図示されるように、二次側ポート２０ｂは一次側ポート２０ａよりも上側に設けられているので、薬液容器１０内に混入されていた気泡がポンプ室１５内に流入しても、ポンプ室１５内に気泡が止まらずにフィルタ３０に向けて案内される。
【００３１】
フィルタ３０を通過して濾過された薬液は、図４に示す戻し工程によりポンプ室１５に戻される。この戻し工程においては、循環流路２３の流出部２５を流路開閉弁３４により開放するとともに、流路開閉弁３９によりフィルタ３０と膨張収縮部２６の連通孔２８との連通を遮断させた状態のもとで、ポンプ室１５を膨張させることによって循環流路２３内の薬液がポンプ室１５内に戻される。このときには、ポンプ室１５の膨張に伴って膨張収縮部２６内の膨張した可撓性チューブ２７は径方向に収縮することになる。このようにして、薬液容器１０内の薬液は、吐出ノズル１１から塗布される前に、予め循環流路２３内を流すことによってフィルタ３０により濾過され、薬液内に含まれる気泡や塵等の異物が除去されて清浄化される。
【００３２】
清浄度を高めるには、図３に示す濾過工程と、図４に示す戻し工程とを複数回繰り返して循環回数を増やす処理を行う。
【００３３】
戻し工程が終了した時点では、ポンプ室１５は膨張して拡大されたポンプ室１５内に濾過済みの薬液が入り込んでいる。この状態のもとで、流路開閉弁３４により流出部２５を閉じると、薬液供給装置は、図１に示すように待機状態となり、このときにはベローズ１４は二点鎖線で示すように収縮した状態となっている。
【００３４】
被塗布物に薬液を塗布するには、図５に示す吐出工程が実行される。この吐出工程においては、流路開閉弁３２により吐出流路２２を開放した状態のもとで、ポンプ室１５を収縮させてポンプ室１５内の濾過された薬液を吐出ノズル１１に向けて吐出する。ポンプ室１５の容量を、吐出ノズル１１から被塗布物に一度に吐出される薬液の量に比して大きく設定した場合には、複数回の吐出工程を連続的に行うことができる。
【００３５】
被塗布物に薬液を塗布した後に、吐出ノズル１１からその先端部内に残留した薬液が被塗布物に液滴となって滴下されるのを防止するために、サックバック工程を実行することもできる。その際には、図５に示されるように、吐出流路２２を開いた状態のもとでポンプ室１５を僅かに膨張させる。これにより、吐出ノズル１１の先端部内に残留した薬液は僅かに戻されて液だれが防止され、被塗布物に薬液が滴下されることが防止される。このサックバック動作においては、吐出流路２２にはフィルタが設けられておらず、吐出流路２２内の薬液には通過抵抗が加わらないので、薬液のサックバック量をポンプ室１５の膨張量によって高精度に設定することができる。
【００３６】
ポンプ室１５が収縮限となって被塗布物に塗布する薬液がポンプ室１５内から消費されたときには、図２に示す吸入工程、図３に示す濾過工程、および図４に示す戻し工程が繰り返される。
【００３７】
図１〜図５に示すように、本発明の薬液供給装置においては、循環流路２３内に薬液を流してフィルタ３０により清浄化させる薬液の濾過動作と、吐出ノズル１１から薬液を吐出させる吐出動作とが、それぞれ別系統の流路を介して行われる。そして、それぞれ別系統の流路には１台のポンプ１２により薬液が供給される。このように、薬液の濾過動作と吐出動作とを別系統の流路により行うようにすると、ベローズ１４を駆動機構１７により駆動して薬液を吐出ノズル１１から吐出する際にはフィルタ３０の通過抵抗を受けることがないので、吐出ノズル１１からの吐出量や流量を高精度に保持することができる。また、循環流路２３にフィルタ３０を設け、ポンプ１２により薬液をフィルタ３０に加圧して供給するようにしたので、フィルタ３０により薬液を濾過する際に薬液が負圧状態となることがない。これにより、薬液中に溶存している気体が気泡となることを防止できる。しかも、１台のポンプ１２により２系統の流路に薬液を供給することができるので、薬液供給装置の複雑化を回避することができる。さらに、濾過系統と吐出系統とを別々の系統としたので、吐出動作時の薬液の流速と、濾過動作時の薬液の流速とを相互に相違させることができる。
【００３８】
図２〜図５に示す各工程は、循環流路２３を含めて全ての流路内に薬液が充填された状態のもとで行われる。したがって、薬液供給装置を立ち上げて稼働させる際には、予め、全ての流路内に薬液を充填させて流路内の空気を外部に排出することになる。その際には、排気流路３５，３７を用いてフィルタ３０内と循環流路２３内の空気を外部に排出することになる。例えば、フィルタ３０内に薬液を供給する際には、流路開閉弁３１，３３，３６を開放し他の流路開閉弁を閉じた状態のもとで、ポンプ１２によりフィルタ３０内に薬液を供給する。これにより、吸入流路２１からフィルタ３０内に薬液が充填されるとともにフィルタ３０内の空気が排気流路３５から外部に排出される。循環流路２３内の空気は、ポンプ１２から薬液を循環流路２３に供給することによって排気流路３７から外部に排出される。このように、全ての流路内から気泡を除去した状態で薬液供給装置により被塗布物に対する薬液塗布が行われる。
【００３９】
図６はポンプの他の具体例を示す断面図である。図１に示されるポンプ１２が蛇腹部を有するベローズ１４をポンプ部材としたタイプであるのに対し、図６はダイヤフラム１４ａをポンプ部材としたタイプのポンプ１２を示す。ダイヤフラム１４ａはポンプケース１３とカバー４１とにより挟み付けられた状態となっており、ダイヤフラム１４ａとポンプケース１３とによりポンプ室１５が形成されている。カバー４１とダイヤフラム１４ａとにより加圧室４２が形成されており、外部から加圧室４２に加圧流体を供給排出することによってダイヤフラム１４ａを弾性変形させると、ポンプ室１５が膨張収縮することになる。ただし、ダイヤフラム１４ａを図１に示す場合と同様に電動モータや流体圧シリンダにより弾性変形させるようにしても良い。
【００４０】
このポンプ室１５に連通してポンプケース１３に形成された一次側ポート２０ａには吸入流路２１と流出部２５が接続され、ポンプケース１３に形成された二次側ポート２０ｂには吐出流路２２と流入部２４が接続されている。二次側ポート２０ｂを一次側ポート２０ａよりも上側に配置することによって、ポンプ室１５内に入り込んだ気泡をポンプ外へ排出することができる。
【００４１】
図７はポンプのさらに他の具体例を示す断面図であり、特許文献１に記載されたチューブをポンプ部材とした形態のポンプ１２を示す。ポンプ部材としてのチューブ１４ｂは上下方向を向いて配置され、その下端部には一次側ポート２０ａが形成された一次側アダプタ５１が設けられており、この一次側アダプタ５１には吸入流路２１と流出部２５とが接続される。チューブ１４ｂの上端部には二次側ポート２０ｂが形成された二次側アダプタ５２が設けられており、この二次側アダプタ５２には吐出流路２２と流入部２４とが接続される。チューブ１４ｂの外側にはベローズ５３が装着されており、このベローズ５３はアダプタ５１にチューブ１４ｂの一端部を介して固定される固定ディスク部５４と、アダプタ５２にチューブ１４ｂの他端部を介して固定される固定ディスク部５５とを有している。それぞれの固定ディスク部５４，５５は支持台５６に固定されている。
【００４２】
固定ディスク部５４には大型ベローズ部５７が一体に設けられ、固定ディスク部５５には大型ベローズ部５７よりも軸方向の単位変位量当たりの容積変化が小さい小型ベローズ部５８が一体に設けられている。大型ベローズ部５７と小型ベローズ部５８との間にはこれらと一体に作動ディスク部５９が設けられている。チューブ１４ｂとベローズ５３との間には非圧縮性媒体が封入される駆動室６０が形成されている。支持台５６にはベローズ５３に沿ってボールねじ軸６１が回転自在に装着され、ボールねじ軸６１にねじ結合されたボールナット６２は、支持台５６に設けられたガイドレール６３に軸方向に往復動自在に装着されている。ボールねじ軸６１はプーリ６４を介して電動モータ６５により回転駆動されるようになっており、ボールねじ軸６１を回転させることにより、作動ディスク部５９を軸方向に変位させると、駆動室６０の容積が変化してチューブ１４ｂが駆動室６０内の非圧縮性媒体を介して径方向に膨張収縮することになる。
【００４３】
図８はポンプのさらに他の具体例を示す断面図である。このポンプはポンプケース１３が底付き円筒形状のシリンダにより形成されており、ポンプケース１３内にはピストン１４ｃにより形成されるポンプ部材が軸方向に往復動自在に装着され、このピストン１４ｃによりポンプケース１３内にポンプ室１５が形成されている。ピストン１４ｃは駆動ロッド４４の先端に取り付けられており、駆動ロッド４４は空気圧シリンダや電動モータ等の駆動手段により駆動されてピストン１４ｃは往復動される。
【００４４】
上述のように、ポンプ室１５を膨張収縮させるポンプ部材としては、図１に示すようにベローズ１４を用いる形態と、図６に示すようにダイヤフラム１４ａを用いる形態と、図７に示すようにチューブ１４ｂを用いる形態と、図８に示すようにピストン１４ｃを用いる形態とがあり、ポンプ室１５を駆動手段により膨張収縮させるようにしたタイプのポンプであれば、どのような形態のポンプも使用することができる。
【００４５】
一方、循環流路２３にはフィルタ３０により濾過された薬液を一時的に貯留するためにタンク部材として弾性変形自在のチューブつまり可撓性チューブ２７により循環流路２３の一部を構成するようにしているが、循環流路２３全体を径方向に弾性変形する部材により構成するようにしても良い。また、ダイヤフラムやベローズを弾性変形自在であって膨張収縮室を形成するタンク部材とし、このタンク部材を有するタンクを循環流路２３に分岐させて接続するようにしても良い。
【００４６】
図９は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置の薬液回路図である。図９に示される薬液供給装置においては、吸入流路２１と循環流路２３の流出部２５はそれぞれ三位置切換弁からなる流路切換弁７１を介してポンプ１２の一次側ポート２０ａに接続されている。この流路切換弁７１は、吸入流路２１と流出部２５のいずれも一次側ポート２０ａに対する連通を遮断する位置と、一次側ポート２０ａを吸入流路２１に連通させる位置と、一次側ポート２０ａを流出部２５に連通させる位置との三位置に切り換えられる。
【００４７】
同様に、吐出流路２２と循環流路２３の流入部２４はそれぞれ三位置切換弁からなる流路切換弁７２を介してポンプ１２の二次側ポート２０ｂに接続されている。この流路切換弁７２は、吐出流路２２と流入部２４のいずれも二次側ポート２０ｂに対する連通を遮断する位置と、二次側ポート２０ｂを吐出流路２２に連通させる位置と、二次側ポート２０ｂを流入部２４に連通させる位置との三位置に切り換えられる。
【００４８】
図９に示される薬液供給装置においては、流路切換弁７１が、ポンプ室１５を膨張させて薬液容器１０内の薬液をポンプ室１５内に案内するときに吸入流路２１を開く吸入弁手段と、フィルタ３０により濾過された薬液をポンプ室１５戻すときに循環流路２３の流出部２５を開く戻し弁手段とを構成している。一方、流路切換弁７２は、ポンプ室１５を収縮させてポンプ室１５内の薬液を吐出ノズル１１に吐出させるときに吐出流路２２を開く吐出弁手段と、ポンプ室１５内の薬液を循環流路２３に供給するときに循環流路２３の流入部２４を開く循環弁手段とを構成している。
【００４９】
図１０は本発明のさらに他の実施の形態である薬液供給装置の薬液回路図である。図１０に示される薬液供給装置においては、一次側ポート２０ａにはポンプ室１５に向かう方向の薬液の流れを許容し逆方向の流れを阻止する逆止弁７３が接続され、二次側ポート２０ｂにはポンプ室１５から吐出する方向の薬液の流れを許容し逆方向の流れを阻止する逆止弁７４が接続されている。吸入流路２１と循環流路２３の流出部２５はそれぞれ二位置切換弁からなる流路切換弁７５を介して逆止弁７３に接続されている。この流路切換弁７５は、吸入流路２１と逆止弁７３とを連通させる位置と、流出部２５を逆止弁７３に連通させる位置との二位置に切り換えられる。一方、流路切換弁７６は、吐出流路２２と逆止弁７４とを連通させる位置と、流入部２４と逆止弁７４とを連通させる位置との二位置に切り換えられる。
【００５０】
図１０に示される薬液供給装置においては、逆止弁７３と流路切換弁７５が吸入弁手段と戻し弁手段とを構成している。一方、逆止弁７４と流路切換弁７６が吐出弁手段と循環弁手段とを構成している。図９および図１０に示される薬液供給装置においても、ポンプ１２の形態としては、ベローズ１４をポンプ部材とする形態のみならず、ダイヤフラム１４ａをポンプ部材とする形態と、チューブ１４ｂをポンプ部材とする形態と、ピストン１４ｃをポンプ部材とする形態のいずれでも良い。また、図９および図１０に示された流路切換弁７１，７２，７５，７６は、ソレノイドにより作動する電磁弁により形成されているが、流路開閉弁３１〜３４と同様に、電磁弁に代えて流体圧によりスプール弁体を駆動するようにした流体操作式としても良い。
【００５１】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図示する薬液供給装置は半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布するために使用されているが、液晶基板製造プロセスや磁気ディスク製造プロセスにおいて、有機溶剤や純水を被塗布物に塗布するために使用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 薬液容器
１１ 吐出ノズル
１２ ポンプ
１４ ベローズ
１４ａ ダイヤフラム
１４ｂ チューブ
１４ｃ ピストン
１５ ポンプ室
２１ 吸入流路
２２ 吐出流路
２３ 循環流路
２４ 流入部
２５ 流出部
２６ 膨張収縮部
３１ 流路開閉弁（吸入弁手段）
３２ 流路開閉弁（吐出弁手段）
３３ 流路開閉弁（循環弁手段）
３４ 流路開閉弁（戻し弁手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ部材により膨張収縮するポンプ室が設けられたポンプに接続され、薬液容器内の薬液を前記ポンプ室に案内する吸入流路と、
前記ポンプと吐出ノズルとの間に接続され、前記ポンプ室内の薬液を前記吐出ノズルに吐出する吐出流路と、
前記ポンプ室から供給された薬液を一時的に貯留する膨張収縮部が設けられるとともに流入部と流出部とがそれぞれ前記ポンプに接続され、前記ポンプ室から供給された薬液を前記ポンプ室に戻す循環流路とを有し、
前記循環流路を介して前記ポンプ室に戻される薬液を濾過するフィルタを前記循環流路に設け、
前記薬液容器内の薬液の前記循環流路における循環動作と、前記循環流路内の濾過された薬液の前記吐出ノズルへの吐出動作とを前記ポンプにより行うことを特徴とする薬液供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の薬液供給装置において、前記膨張収縮部は弾性変形自在のタンク部材により膨張収縮室を形成するタンクであることを特徴とする薬液供給装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の薬液供給装置において、前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室内の薬液を前記吐出ノズルに吐出するときに前記吐出流路を開く吐出弁手段と、前記ポンプ室を膨張させて前記薬液容器内の薬液を前記ポンプ室内に案内するときに前記吸入流路を開く吸入弁手段と、前記ポンプ室内の薬液を前記循環流路に供給するときに前記循環流路の前記流入部を開く循環弁手段と、前記フィルタにより濾過された薬液を前記ポンプ室に戻すときに前記循環流路の前記流出部を開く戻し弁手段とを有することを特徴とする薬液供給装置。
【請求項４】
ポンプ内に装着されたポンプ部材により区画されて膨張収縮するポンプ室と薬液容器を接続する吸入流路と、前記ポンプ室から供給された薬液を一時的に貯留する膨張収縮部が設けられるとともに前記ポンプ室から供給された薬液を前記ポンプ室に戻す循環流路と、前記ポンプ室と吐出ノズルを接続する吐出流路とを有し、前記薬液容器内の薬液を前記吐出ノズルに吐出する薬液供給方法であって、
前記吸入流路を開放した状態のもとで前記ポンプ室を膨張させて前記薬液容器内の薬液を前記ポンプ室に案内する吸入工程と、
前記循環流路の流入部を開放した状態のもとで前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室から供給された薬液をフィルタにより濾過する濾過工程と、
前記循環流路の流出部を開放した状態のもとで前記ポンプ室を膨張させて前記循環流路から戻される濾過された薬液を前記ポンプ室に吸入する戻し工程と、
前記吐出流路を開放した状態のもとで前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室内の濾過された薬液を前記吐出ノズルに吐出する吐出工程とを有し、
前記薬液容器内の薬液の前記循環流路における循環動作と、前記循環流路内の濾過された薬液の前記吐出ノズルへの吐出動作とを前記ポンプにより行うことを特徴とする薬液供給方法。
【請求項５】
請求項４記載の薬液供給方法において、前記膨張収縮部は弾性変形自在のタンク部材により膨張収縮室を形成するタンクであることを特徴とする薬液供給方法。
【請求項１】
ポンプ部材により膨張収縮するポンプ室が設けられたポンプに接続され、薬液容器内の薬液を前記ポンプ室に案内する吸入流路と、
前記ポンプと吐出ノズルとの間に接続され、前記ポンプ室内の薬液を前記吐出ノズルに吐出する吐出流路と、
前記ポンプ室から供給された薬液を一時的に貯留する膨張収縮部が設けられるとともに流入部と流出部とがそれぞれ前記ポンプに接続され、前記ポンプ室から供給された薬液を前記ポンプ室に戻す循環流路とを有し、
前記循環流路を介して前記ポンプ室に戻される薬液を濾過するフィルタを前記循環流路に設け、
前記薬液容器内の薬液の前記循環流路における循環動作と、前記循環流路内の濾過された薬液の前記吐出ノズルへの吐出動作とを前記ポンプにより行うことを特徴とする薬液供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の薬液供給装置において、前記膨張収縮部は弾性変形自在のタンク部材により膨張収縮室を形成するタンクであることを特徴とする薬液供給装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の薬液供給装置において、前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室内の薬液を前記吐出ノズルに吐出するときに前記吐出流路を開く吐出弁手段と、前記ポンプ室を膨張させて前記薬液容器内の薬液を前記ポンプ室内に案内するときに前記吸入流路を開く吸入弁手段と、前記ポンプ室内の薬液を前記循環流路に供給するときに前記循環流路の前記流入部を開く循環弁手段と、前記フィルタにより濾過された薬液を前記ポンプ室に戻すときに前記循環流路の前記流出部を開く戻し弁手段とを有することを特徴とする薬液供給装置。
【請求項４】
ポンプ内に装着されたポンプ部材により区画されて膨張収縮するポンプ室と薬液容器を接続する吸入流路と、前記ポンプ室から供給された薬液を一時的に貯留する膨張収縮部が設けられるとともに前記ポンプ室から供給された薬液を前記ポンプ室に戻す循環流路と、前記ポンプ室と吐出ノズルを接続する吐出流路とを有し、前記薬液容器内の薬液を前記吐出ノズルに吐出する薬液供給方法であって、
前記吸入流路を開放した状態のもとで前記ポンプ室を膨張させて前記薬液容器内の薬液を前記ポンプ室に案内する吸入工程と、
前記循環流路の流入部を開放した状態のもとで前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室から供給された薬液をフィルタにより濾過する濾過工程と、
前記循環流路の流出部を開放した状態のもとで前記ポンプ室を膨張させて前記循環流路から戻される濾過された薬液を前記ポンプ室に吸入する戻し工程と、
前記吐出流路を開放した状態のもとで前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室内の濾過された薬液を前記吐出ノズルに吐出する吐出工程とを有し、
前記薬液容器内の薬液の前記循環流路における循環動作と、前記循環流路内の濾過された薬液の前記吐出ノズルへの吐出動作とを前記ポンプにより行うことを特徴とする薬液供給方法。
【請求項５】
請求項４記載の薬液供給方法において、前記膨張収縮部は弾性変形自在のタンク部材により膨張収縮室を形成するタンクであることを特徴とする薬液供給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１０１８５１（Ｐ２０１１−１０１８５１Ａ）
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５７８２８（Ｐ２００９−２５７８２８）
【出願日】平成２１年１１月１１日（２００９．１１．１１）
【出願人】（０００１４５６１１）株式会社コガネイ (142)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１１日（２００９．１１．１１）
【出願人】（０００１４５６１１）株式会社コガネイ (142)
【Ｆターム（参考）】
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